2016 Fiscal Year Research-status Report
高次嗅覚中枢における神経配線図の解読と機能マッピング
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16K07018
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
宮坂 信彦 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 副チームリーダー (70332335)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 嗅覚 / 神経回路 / 脳 / 行動 / 遺伝子工学 / 嗅球 / 記憶学習 / ゼブラフィッシュ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 神経活動履歴の遺伝子工学的可視化システムの構築
最初期遺伝子であるnpas4aの遺伝子座に蛍光タンパク質とCreERの同時発現カセットを挿入したBACトランスジーンを作製し、F1個体の蛍光を指標にしてスクリーニングを行った。しかしながら、現在までに継代可能なゲノム挿入系統は得られていない。そこで、CRISPR/Casによるゲノム切断を介したノックインに方針を変更し、挿入用のベクターを作製した。
2. 嗅覚行動実験システムの確立
研究代表者らはすでに、ゼブラフィッシュの様々な生得的嗅覚行動（アミノ酸や核酸に対する誘引行動・皮膚抽出物に対する忌避行動）を定量解析する行動実験システムを確立している。神経活動履歴の遺伝子工学的な可視化解析に向けた前段階として、匂いによって誘起される誘引および忌避行動時に活性化される脳領域をc-fos mRNAの発現を指標にして解析した。その結果、誘引・忌避のそれぞれ異なる行動出力に対応して、特異的に活性化される脳領域を同定した。一方、嗅球から直接投射を受ける主要な高次嗅覚中枢である終脳背側領域の後方部（Dp）は、匂い連合学習に関与する可能性が示唆されている。そこで、行動学的に中立な（誘引および忌避行動を誘起しない）匂い物質を用いて、匂いとエサ報酬の連合学習系の確立を行った。匂いの投与に続いてエサ報酬を与えるトレーニングを行ったグループは、4日間のトレーニング後に匂いに対して誘引行動を示すようになった。一方、匂い投与と給餌のタイミングを完全に分離したグループは、トレーニング後も匂いに対して誘引行動を示さなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究開始当初の予想に反して、BACトランスジーンのゲノムへの挿入効率が極めて低く、神経活動履歴を遺伝子工学的に可視化するためのトランスジェニック系統が得られなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
BACトランスジェニック法からCRISPR/Cas法によるノックインに方針を変更し、神経活動履歴を解析可能なトランスジェニック系統を作製する。また、標的とする遺伝子候補を様々な最初期遺伝子に拡大し、神経機能マッピングに有用な遺伝子工学的ツールの樹立を目指す。
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| Causes of Carryover |
予定していたトランスジェニック系統の樹立に成功しなかったため、系統維持費および神経活動履歴の可視化における実験条件の最適化（行動学的・組織化学的解析）のための費用が繰り越しとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰越金および翌年度請求分を合わせて、CRISPR/Cas法を介したノックインによるトランスジェニック系統の作製費、樹立した系統の維持費、神経活動履歴の可視化における実験条件の最適化および実際の機能マッピングに関連した消耗品費、研究成果発表のための旅費に使用する。
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